緊鄰老舊房屋深基坑施工技術(shù)研究

1.工程概況本項(xiàng)目深基坑占地面積約2.1萬m2，基坑周長約725m?；娱_挖深度約為9.5m，基坑安全等級為一級，局部為二級?；又ёo(hù)主要采用鉆孔灌注樁+雙道鋼筋砼支撐+坑外三軸深攪止水帷幕+坑內(nèi)三軸深攪暗墩加固，降排水采用輕型井點(diǎn)+管井降水+明排水。止水帷幕采用坑外三軸深攪樁，施工距離不足時，可采用樁間二重管高壓旋噴樁+樁外鉸鏈?zhǔn)街顾∧?，樁長同深攪樁?？觾?nèi)電梯井、坑中坑等高低差部位，采用雙排雙軸深攪樁重力式擋墻支護(hù)形式。為了在施工期間保障周邊居民小區(qū)、道路和地下管線不受影響，最大限度減少損失和后期房屋受損等不利影響，對基坑和周邊從多維度、多角度設(shè)置沉降、位移、地下水位及深層土體位移監(jiān)測點(diǎn)，在基坑施工全過程階段對周邊房屋和地下設(shè)施實(shí)時監(jiān)測。對基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)和北側(cè)居民樓共部署82個沉降觀測點(diǎn)、基坑外布置18個坑外水位自動監(jiān)測點(diǎn)，對東北側(cè)市區(qū)道路布置8個沉降監(jiān)測點(diǎn)，對基坑周邊設(shè)置18個深層土體位移自動監(jiān)測點(diǎn)，對軸力設(shè)置46個軸力監(jiān)測點(diǎn)，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置37個位移監(jiān)測點(diǎn)。2.工程特點(diǎn)2.1工程地質(zhì)條件根據(jù)鉆孔揭露，場地上覆土層為第四系全新統(tǒng)人工填土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土夾粉土，上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土，下伏基巖為白堊系（K2）砂巖。該項(xiàng)目地質(zhì)條件差，不利于基坑施工?；娱_挖土層主要為素填土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土及部分粉質(zhì)黏土夾粉土，開挖后坑底土層為粉質(zhì)黏土夾粉土，具有弱～中透水性。地下水位高，南側(cè)緊鄰內(nèi)城河，土質(zhì)滲透性系數(shù)呈弱～中，不利于基坑土方開挖，地質(zhì)條件剖面見圖1。2.2基坑周邊環(huán)境基坑周邊環(huán)境復(fù)雜。場地東側(cè)為東門大街，緊鄰內(nèi)城河，南側(cè)為城河路，西側(cè)和北內(nèi)緊鄰南橋花園住宅小區(qū)（房齡約20年，主要為淺基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)建筑物），基坑?xùn)|側(cè)有兩根高壓電線桿。第一，基坑?xùn)|側(cè)坡頂線距用地紅線約1.0m，局部超出紅線；紅線外為已建居民樓，為5層磚混結(jié)構(gòu)、淺基礎(chǔ)，坡頂線距圍墻最近4.5m，距建筑物最近處約9.8m。圍墻外1.5m處有雨污水管道，埋深1.0m。第二，基坑南側(cè)坡頂線超出用地紅線；紅線外為綠化帶、內(nèi)城河，坡頂線距河岸最近處約11.7m。圍墻外暫為發(fā)現(xiàn)地下管線。第三，基坑西側(cè)坡頂線距用地紅線約1.0m，局部超出紅線；紅線外為南橋花園小區(qū)，已建居民樓為6層磚混結(jié)構(gòu)、淺基礎(chǔ)，坡頂線距建筑物最近處約8.5m。第四，基坑北側(cè)坡頂線距用地紅線約1.9～4.3m；紅線外為已建居民區(qū)居民樓，均為磚混結(jié)構(gòu)、淺基礎(chǔ)，坡頂線距建筑物最近處約6.2m。圍墻外無地下管線。3.工程重難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)3.1工程重難點(diǎn)第一，周邊地下水豐富，開挖首層土透水性好，基坑封閉止水及有效利用信息化降排水技術(shù)是基坑施工成敗的關(guān)鍵。第二，基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)及北側(cè)均為老舊小區(qū)，小區(qū)房屋為淺基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)，對地基沉降靈敏度極高，極易造成地面沉降房屋開裂，控制周邊地面沉降是基坑監(jiān)測控制與施工節(jié)奏把控的關(guān)鍵。第三，基坑監(jiān)測信息化及智能化程度高，保證及時傳導(dǎo)監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)整施工作業(yè)順序和進(jìn)度，確?；局ёo(hù)結(jié)構(gòu)位移變形和周邊環(huán)境沉降滿足要求。第四，基坑內(nèi)支撐采用兩側(cè)鋼筋砼支撐，支撐梁大，立柱樁多，支撐梁連系梁工程量大，現(xiàn)場高程、定位測量頻繁，要求準(zhǔn)確性高。第五，坑外降水過快和基坑挖土過快或開挖方式?jīng)]有對稱分層開挖等都易導(dǎo)致基坑變形過大和周邊地表沉降，如何統(tǒng)籌協(xié)調(diào)兩者因素是有效指導(dǎo)基坑順利土方開挖重要舉措。3.2工程創(chuàng)新點(diǎn)3.2.1基坑監(jiān)測方式創(chuàng)新一般深基坑監(jiān)測主要對基坑結(jié)構(gòu)沉降與位移監(jiān)測、坑外地下水位監(jiān)測及周邊建筑物沉降監(jiān)測。本項(xiàng)目根據(jù)周邊復(fù)雜環(huán)境和設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，增加深層土體位移自動監(jiān)測、支撐軸力自動監(jiān)測、坑外地下水位自動監(jiān)測，還對周邊道路路面和周邊全部建筑都進(jìn)行沉降觀測，自動計(jì)算超出報警值后立即提醒監(jiān)測單位，可實(shí)時做出科學(xué)準(zhǔn)確判斷和預(yù)測，有效指導(dǎo)施工進(jìn)度。3.2.2科學(xué)施工創(chuàng)新第一，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)線距周邊居民房屋很近，防止三軸深攪樁施工初期形成水泥土深槽對其產(chǎn)生不利影響，采用分段施工可有效防止房屋微位移開裂，接頭冷縫處采取高壓旋噴搭接閉合。第二，高壓線周邊止水帷幕采取雙管高壓旋噴施工，防止高壓旋噴樁施工期間是地表土體隆起，在圍墻內(nèi)側(cè)提前預(yù)鉆一排應(yīng)力釋放孔，并加強(qiáng)圍墻外側(cè)地面隆起沉降監(jiān)測，知道高壓旋噴樁施工進(jìn)度。第三，基坑外布置若干地下水位自動觀測井，實(shí)施觀測地下水位變化，坑內(nèi)降水期間，若坑外水位變化明細(xì)，必然導(dǎo)致周邊房屋沉降并引發(fā)沉降監(jiān)測報警，立即采取停止開挖和降水，檢查基坑周圍是否存在滲漏處，采用雙液注漿或高壓旋噴樁止水堵漏。第四，為減少基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐后期二次抹漿，在施工立摸期間采取混凝土裂縫控制技術(shù)，嚴(yán)格采取防止裂縫措施，保證混凝土強(qiáng)度的前提下，采取低水化熱水泥及時保養(yǎng)，減少后期相關(guān)修補(bǔ)費(fèi)用。3.2.3測量儀器創(chuàng)新本基坑支撐系統(tǒng)為兩層鋼筋砼支撐體系，為保證受力合理均勻，支撐梁、圈梁與鋼格構(gòu)柱同一水平直線、且截面標(biāo)高也相同。安放格構(gòu)柱階段，保證每根樁垂直度、樁中心及樁頂標(biāo)高必須在設(shè)計(jì)偏差范圍內(nèi)。每個步驟都需要測量儀器定位，采取JSCORS實(shí)時定位技術(shù)，不僅節(jié)約人力資源，使用上更加方便、快捷和準(zhǔn)確，為施工關(guān)鍵部位測繪和定位體供了有力技術(shù)支撐。4.新技術(shù)應(yīng)用4.1新技術(shù)的應(yīng)用及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析4.1.1降排水信息化運(yùn)用的技術(shù)內(nèi)容第一，對坑內(nèi)地下水水位、坑外地下水水位、坑內(nèi)地下水抽水量等信息實(shí)施現(xiàn)場人工采集，集中現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過電腦自動分析出降排水是否滿足施工進(jìn)度要求，同時可判斷基坑止水帷幕的閉水效果，及時將地下水位結(jié)果通過手機(jī)及時與監(jiān)理單位、施工單位和建設(shè)單位共享。第二，項(xiàng)目狀態(tài)（正常與異常）界面差異化分析，水位實(shí)時報警、設(shè)備故障實(shí)時報警。第三，重點(diǎn)觀測坑外觀測井的地下水位，出現(xiàn)異常情況及時排查原因，及時加強(qiáng)周邊地表沉降情況，沉降若超出報警值自動自動報警。第四，自動保存每天地下水位數(shù)據(jù)，形成地下數(shù)位變化數(shù)據(jù)表格，便于日常儲存和管理。第五，項(xiàng)目管理信息的輸入、圖紙、方案、多方應(yīng)急聯(lián)系方式，地下水控制風(fēng)險，成井信息的電子化，做到信息存儲的可追溯性[1]。4.1.2降排水信息化技術(shù)的應(yīng)用基坑南側(cè)緊鄰內(nèi)運(yùn)河，地表土層滲透性系數(shù)大，為保證降水效果，采取封閉降水技術(shù)，基坑四周采用止水帷幕封閉降水。同時，為防止坑外降水過多，采取降水信息化技術(shù)，在保證坑內(nèi)正常降水的前提下，坑外地下水位累計(jì)不超過1m。通過坑外18口觀測井的實(shí)時監(jiān)測，通過電腦輸入每口井地下水位后自動計(jì)算出地下水位的降幅變化，超出設(shè)計(jì)值會自動報警；坑內(nèi)降水要求是保持地下水位需要低于開挖面以下不小于0.5m，符合該項(xiàng)要求后可停泵，節(jié)省電力資源。一旦出現(xiàn)坑外地下水位降幅過大或地下水位過低，及時停止挖土和坑內(nèi)抽水，提高周邊房屋和道路的沉降監(jiān)測頻率，進(jìn)行信息化的動態(tài)監(jiān)測，分析坑外地面沉降原因，及時采取有效措施制止進(jìn)一步沉降。本項(xiàng)目出現(xiàn)過多次周邊房屋沉降報警，同時監(jiān)測坑外地下水位下降3m多，后經(jīng)現(xiàn)場逐一查看發(fā)現(xiàn)北側(cè)拐角處樁縫處漏水，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場情況分析是三軸深攪樁搭接處出現(xiàn)冷縫所致，立即在滲漏后方施工雙排高壓旋噴樁包圍，與原三軸深攪樁形成閉合。經(jīng)如此補(bǔ)救措施后，坑外地下水位逐漸上升，房屋沉降趨于穩(wěn)定。4.1.3降排水信息化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益本工程采取四周封閉止水，坑內(nèi)管井+明排降水，坑外設(shè)置觀測井監(jiān)測地下水位，坑內(nèi)管井監(jiān)測地下水位，現(xiàn)場采集地下水位數(shù)據(jù)通過電腦分析后給現(xiàn)場降水管理做出合理施工預(yù)估和依據(jù)。比如坑內(nèi)56口井顯示地下水位符合設(shè)計(jì)要求了，可立即停泵；坑外地下水位出現(xiàn)異常下降，立即排查基坑側(cè)壁是否出現(xiàn)滲漏或流砂現(xiàn)象，防止出現(xiàn)嚴(yán)重后果。該技術(shù)在沒有完全使用地下水位監(jiān)測信息智能化的情況下，通過輸入地下水位數(shù)據(jù)后自動分析顯示出水位是否正常，是否報警給施工人員做出合理施工指導(dǎo)和預(yù)測，節(jié)省相關(guān)資源，有效規(guī)避了其他不良后果。與其他同類工程比較，使用該技術(shù)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效果顯著，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約35萬元。4.2深基坑施工監(jiān)測技術(shù)4.2.1深基坑施工監(jiān)測技術(shù)內(nèi)容基坑工程監(jiān)測是指通過基坑控制參數(shù)進(jìn)行一定期間內(nèi)的量值及變化進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)評估判斷或預(yù)測基坑安全狀態(tài)，為安全控制措施提供技術(shù)依據(jù)。通過在工程支護(hù)結(jié)構(gòu)上布設(shè)位移監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)行定期或?qū)崟r監(jiān)測，根據(jù)變形值判定是否需要采取相應(yīng)措施，消除影響，避免進(jìn)一步變形發(fā)生的危險。在水平位移監(jiān)測點(diǎn)旁布設(shè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降監(jiān)測點(diǎn)，布點(diǎn)要求間隔15～25m布設(shè)一個監(jiān)測點(diǎn)，利用高程監(jiān)測的方法對圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)行沉降監(jiān)測?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)沿垂直方向水平位移的監(jiān)測，用測斜儀由下至上測量預(yù)先埋設(shè)在墻體內(nèi)測斜管的變形情況，以了解基坑開挖施工過程中基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在各個深度上的水平位移情況，用以了解和推算圍護(hù)提變形。臨近建筑物沉降監(jiān)測，溧陽高程監(jiān)測的方法來了解臨近建筑物的沉降，從而推算其是否會引起不均勻沉降。在施工現(xiàn)場沉降影響范圍外，布設(shè)3個基準(zhǔn)點(diǎn)為該工程臨近建筑物沉降監(jiān)測的基準(zhǔn)點(diǎn)。臨近建筑物沉降監(jiān)測的監(jiān)測方法、使用儀器、監(jiān)測精度同建筑物主體沉降監(jiān)測。4.2.2深基坑施工監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用本基坑?xùn)|、西、北側(cè)都緊鄰老舊小區(qū)，基坑開挖期間必然對周邊地面產(chǎn)生沉降影響，為確保周邊小區(qū)房屋安全，為施工提供充分依據(jù)和預(yù)測，對基坑結(jié)構(gòu)及周邊房屋進(jìn)行多維度布置不同類型監(jiān)測點(diǎn)：第一，周邊房屋布置82個沉降監(jiān)測點(diǎn)；第二，周邊道路設(shè)置8個沉降監(jiān)測點(diǎn)；第三，支護(hù)結(jié)構(gòu)布置37個位移監(jiān)測點(diǎn)；第四，設(shè)置46個支撐梁軸力監(jiān)測應(yīng)力片；第五，設(shè)置18個深層土體位移監(jiān)測點(diǎn)；第六，布置18個坑外地下水位監(jiān)測點(diǎn)。在施工期間，提前布設(shè)軸力監(jiān)測點(diǎn)、深層土體位移監(jiān)測點(diǎn)、周邊房屋和道路沉降監(jiān)測點(diǎn)、坑外地下水位觀測監(jiān)測點(diǎn)，待支護(hù)結(jié)構(gòu)完工后，在支護(hù)結(jié)構(gòu)四周布設(shè)位移沉降監(jiān)測點(diǎn)。土方開挖前一周，開始每兩天測量一次，土方開挖期間，每天都測量監(jiān)測控制點(diǎn)。通過計(jì)算機(jī)對現(xiàn)場采集監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)綜合分析，可以預(yù)測支護(hù)那個區(qū)域開挖過來，導(dǎo)致地表沉降，支護(hù)結(jié)構(gòu)位移過大，同時軸力數(shù)據(jù)增大，電腦分析監(jiān)測數(shù)據(jù)后超出設(shè)計(jì)值發(fā)出報警值?，F(xiàn)場管理人員立即采取相應(yīng)措施，停止挖土，采取回填土措施，遏制坑頂位移加劇和周邊地面沉降。優(yōu)化挖土方法，分層分區(qū)對稱開挖，保證檢測數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求。4.2.3深基坑施工監(jiān)測技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益通過對本深基坑多維度全過程的監(jiān)測、分析和預(yù)測，有效地指導(dǎo)了施工進(jìn)度。定期監(jiān)測并自動分析數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常情況或超出報警值，監(jiān)測系統(tǒng)自動報警，停止基坑土方開挖，繼續(xù)觀測，分析處理變形過大原因。根據(jù)目前使用基坑監(jiān)測的預(yù)警系統(tǒng)使用，可及時分析原因，為基坑后續(xù)施工或補(bǔ)救提供有效指導(dǎo)，達(dá)到基坑順利開挖及不影響周邊環(huán)境的效果。若沒有預(yù)警系統(tǒng)，基坑開挖過程容易造成基坑位移過大，周邊地表沉降，房屋開裂，不利影響太大，后期修復(fù)房屋，恢復(fù)房屋居住功能，花費(fèi)的費(fèi)用太大。在基坑施工階段，采取深基坑監(jiān)測技術(shù)可以成功指導(dǎo)施工，預(yù)測施工不足并及時報警；否則盲目趕施工進(jìn)度，地面出現(xiàn)沉降過快或總體沉降超過設(shè)計(jì)值都可能不得而知，可能會導(dǎo)致周邊房屋、路面等更大的破壞。根據(jù)類似工程情況，進(jìn)行多維度全方位監(jiān)測及自動分析數(shù)據(jù)技術(shù)，既可以優(yōu)化施工，改進(jìn)施工進(jìn)度又可保證支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊房屋的安全，綜合評價分析，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約60萬元。4.3JSCORS實(shí)時定位技術(shù)4.3.1JSCORS實(shí)時定位技術(shù)的應(yīng)用本基坑工程量大，工期緊，與樁基工程同步交叉施工。現(xiàn)場投入12臺回旋鉆機(jī)施工工程樁，4臺回旋鉆機(jī)施工圍護(hù)樁，1臺三軸深攪樁施工水泥土攪拌樁，1臺高壓旋噴樁鉆機(jī)施工旋噴樁。其中，圍護(hù)樁655根，立柱樁175根，工程樁1664根，三軸深攪樁703幅，高壓旋噴樁385根。若采取常規(guī)儀器測放，要3-4人負(fù)責(zé)配合測繪和復(fù)核。現(xiàn)場使用JSCORS實(shí)時定位技術(shù)定位和測量，達(dá)到了高效、精準(zhǔn)、省時、省人等優(yōu)勢特點(diǎn)，1個人就可以全部完成該項(xiàng)復(fù)雜且需要高精度的工作。4.3.2JSCORS實(shí)時定位技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益本工程施工期間采用JSCORS實(shí)時定位技術(shù)，為現(xiàn)場坐標(biāo)定位與高程測量提供的準(zhǔn)確而便利的條件，不必考慮現(xiàn)場不通視、現(xiàn)場設(shè)備多、場地不好等因素，可對工程樁、深攪樁、立柱樁、鋼格構(gòu)柱及止水帷幕接頭等提供實(shí)時定位技術(shù)，一個人即可完成上述工程。根據(jù)相同類似工程的測量儀器和人力投入，采用該技術(shù)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約15萬元。4.4基坑施工封閉降水技術(shù)4.4.1基坑施工封閉降水技術(shù)的應(yīng)用基坑南側(cè)緊鄰內(nèi)城運(yùn)河，運(yùn)河水位常年保持低于基坑地表1.5m左右，地表土層為雜填土和粉土，滲透性系數(shù)大。基坑四周采用三軸深攪樁施工止水帷幕，東側(cè)和西側(cè)局部采用樁縫高壓旋噴樁+樁外鉸鏈?zhǔn)叫龂娭顾?，坑?nèi)布置56口降水井，地下二層降水井深度14m，地下一層降水井深度10m。三軸深攪樁冷縫搭接處采用高壓旋噴樁樁搭接止水?；又荛L725m，三軸深攪樁采取Ф850@1200套打施工，數(shù)量703幅，樁長15m；雙管高壓旋噴樁采取Ф700@500搭接形式，數(shù)量428根，樁長15m。為了阻斷坑外地下水流入基坑，深攪樁樁長插入到第四層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，該土層滲透性系數(shù)低，在基坑降水過程中對基坑以外地下水不產(chǎn)生水位影響。4.4.2基坑施工封閉降水技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益本基坑采取基坑施工封閉降水技術(shù)[2]，四周采用護(hù)坡樁+三軸深攪樁（局部旋噴樁）止水帷幕的地下水封閉措施，深攪樁和旋噴樁樁長進(jìn)入弱-不透水土層的一定深度，滿足基坑封閉降水要求?？觾?nèi)布置56口降水井，降水井深度小于截水帷幕深度。坑外布置18口坑外水位觀測井，實(shí)時監(jiān)測坑外地下水位?？觾?nèi)降水依據(jù)按需降水要求，保證挖土順利，坑內(nèi)降水水位低于開挖面0.5-1.0m，減少降水資源。根據(jù)挖土進(jìn)度和降水周期